Spațiul și timpul în teoria relativității

Relativitatea specială

Conceptele de spațiu și timp au fost separate în teoria fizică înainte de apariția teoriei relativității speciale, care le-a conectat pe cele două și a arătat că ambele sunt dependente de mișcarea cadrului de referință. În teoriile lui Einstein, ideile de timp și spațiu absolut au fost înlocuite de noțiunea de spațiu-timp în relativitatea specială și de spațiu-timp curbat în relativitatea generală.

Simultaneitatea absolută se referă la concurența în timp a evenimentelor în diferite locații din spațiu, într-o manieră convenită în toate cadrele de referință. Teoria relativității nu are un concept de timp absolut deoarece există o relativitate a simultaneității. Un eveniment care este simultan cu un alt eveniment dintr-un cadru de referință poate fi în trecutul sau viitorul acelui eveniment într-un cadru de referință diferit,[6]: 59 , ceea ce neagă simultaneitatea absolută.

Einstein

Citat mai jos din lucrările sale ulterioare, unde Einstein a identificat termenul eter cu „proprietățile spațiului”, o terminologie care nu este utilizată pe scară largă. Einstein a afirmat că în relativitatea generală „eterul” nu mai este absolut, deoarece geodezica și, prin urmare, structura spațiu-timpului depind de prezența materiei.[13]

”A nega eterul înseamnă în cele din urmă a presupune că spațiul gol nu are nicio calitate fizică. Faptele fundamentale ale mecanicii nu sunt în armonie cu acest punct de vedere. Căci comportamentul mecanic al unui sistem corporal care plutește liber în spațiul gol depinde nu numai de pozițiile relative (distanțele) și vitezele relative, ci și de starea lui de rotație, care din punct de vedere fizic poate fi luată ca o caracteristică care nu aparține sistemului în sine. Pentru a putea privi rotația sistemului, cel puțin formal, ca pe ceva real, Newton obiectivizează spațiul. Deoarece el își clasifică spațiul absolut împreună cu lucrurile reale, pentru el rotația față de un spațiu absolut este de asemenea ceva real. Newton ar fi putut la fel de bine să fi numit spațiul său absolut „Eter”; ceea ce este esențial este doar că, pe lângă obiectele observabile, un alt lucru, care nu este perceptibil, trebuie privit ca real, pentru a permite accelerației sau rotației să fie privite ca ceva real.
— Albert Einstein, Eterul și teoria relativității (1920)[14]

”Deoarece nu mai era posibil să se vorbească, în niciun sens absolut, despre stări simultane în diferite locații ale eterului, eterul a devenit, parcă, patrudimensional, deoarece nu exista o modalitate obiectivă de a-și ordona stările numai în funcție de timp. Și în conformitate cu relativitatea specială, eterul era absolut, deoarece influența sa asupra inerției și a propagării luminii era considerată ca fiind el însuși independentă de influența fizică… Teoria relativității a rezolvat această problemă prin stabilirea comportamentului neutrului electric punct-masă prin legea liniei geodezice, conform căreia efectele inerțiale și gravitaționale nu mai sunt considerate ca fiind separate. Procedând astfel, s-a atașat eterului caracteristici care variază de la un punct la altul, determinând metrica și comportamentul dinamic al punctelor materiale și determinate, la rândul lor, de factori fizici, și anume distribuția masei/energiei. Astfel, eterul relativității generale diferă de cel al mecanicii clasice și al relativității speciale prin faptul că nu este „absolut”, ci este determinat, în caracteristicile sale variabile local, de materia ponderabilă.
— Albert Einstein, Über den Äther (1924)[15]

Relativitatea generală

Relativitatea specială elimină timpul absolut (deși Gödel și alții bănuiesc că timpul absolut poate fi valabil pentru unele forme de relativitate generală)[16], iar relativitatea generală reduce și mai mult sfera fizică a spațiului și timpului absolut prin conceptul de geodezică.[6]: 207. –223  Se pare că există spațiu absolut în raport cu stelele îndepărtate, deoarece geodezicele locale în cele din urmă canalizează informațiile de la aceste stele, dar nu este necesar să se invoce spațiul absolut cu privire la fizica oricărui sistem, deoarece geodezicele locale sunt suficiente pentru a-i descrie. spațiu-timpul.[17]

Referințe

6. Ferraro, Rafael (2007), Einstein’s Space-Time: An Introduction to Special and General Relativity, Springer Science & Business Media, Bibcode:2007esti.book…..F, ISBN 9780387699462

 

13. Kostro, L. (2001), „Albert Einstein’s New Ether and his General Relativity” (PDF), Proceedings of the Conference of Applied Differential Geometry: 78–86, archived from the original (PDF) on 2010-08-02.
14. Einstein, Albert: „Ether and the Theory of Relativity” (1920), Sidelights on Relativity (Methuen, London, 1922)
15. A. Einstein (1924), „Über den Äther”, Verhandlungen der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft, 105 (2): 85–93. English translation: Concerning the Aether Archived 2010-11-04 at the Wayback Machine
16. Savitt, Steven F. (September 2000), „There’s No Time Like the Present (in Minkowski Spacetime)”, Philosophy of Science, 67 (S1): S563–S574, CiteSeerX 10.1.1.14.6140, doi:10.1086/392846, S2CID 121275903
17. Gilson, James G. (September 1, 2004), Mach’s Principle II, arXiv:physics/0409010, Bibcode:2004physics…9010G

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)